碎石化技术是将水泥混凝土路面（简称水泥路面，俗称白色路面）破碎成一般小于38 cm的混凝土颗粒，产生一个新铺的均匀基层，从而防止沥青面层出现反射裂缝。碎石化技术通过专用的机械设备对水泥混凝土板块进行击碎处理，并通过碾压等工序使水泥混凝土板块成为新的水泥混凝土颗粒，组成相对松散、强度相对均匀的结构层。利用其作为基层，消除了在不破碎的旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层可能出现的反射裂缝，提高了加铺后新路面结构的可靠性和耐久性”。本文将简单介绍水泥路面改造中用到的门刀式破碎机、多锤头破碎机和共振式破碎机。
1、门刀式破碎机
1.1结构与工作原理
门刀式破碎机(Guillotine Breaker)如图1所示，是一种专用的破碎设备。该设备装配有宽度至少为2.4 m板式冲击锤，锤头重量5t，冲击锤提升一定高度后自由落下产生的巨大冲击力将水泥路面横向打裂，相当于用2m宽的大钢板举升起来自由落下，将旧路面切断成60cm长的短板，以消除因温度或错台而引起的反射裂缝，对路面的冲击能量非常大。其锤头的提升高度可以调节，以能使混凝土板块打裂为度，最大提升高度为270 cm，最大锤击次数为35次／min，最大移动速度为24 m/min。对打裂后水泥板块压实稳固要求采用24 t轮胎压路机，其目的是利用压路机的重载使摇动的板块压实稳定。
破碎机冲击能来自2个方面：一是门刀的自重所产生的势能；二是门刀下落时所产生的冲击能。同时，由于门刀的势能快速释放，也加大了对水泥板块的冲击。其巨大的冲击能以35次/min的频率冲击水泥板块，所产生的强烈冲击波可向水泥板块下面的底基层和土基层传播，从而使击碎板块得到压实稳固。不仅保持了击碎板块的强度，还能使其成为块状料嵌锁型基层结构，紧密嵌压在原路面底基层中，形成高强度的底基层，从而减少或缓解原路面板块反射裂缝，并减小面层的水平和垂直应力。破碎机的冲击强度取决于刀头高度和冲击间距，刀头高度由低到高不断调整，直至达到破碎要求。根据以往施工的经验，要求破碎效果应该使75%以上的路面产生不规则开裂，相邻裂缝围成的块粒大小约为0.4～0.6m2。经冲击刀打裂后，混凝土板上仅留下打裂的横向痕迹，原板块的破裂缝除外并未使板块产生严重破碎。
在施工的时候，产生的冲击作用比较大，路面下有浅埋管线的要注意。另外一个潜在的不利影响是它的冲击力很大，可能会将半刚性基层打裂．所以在施工过程中一定要非常慎重。目前国内也有很多地方采用这种方法，有一些项目也取得了很不错的应用效果，但是长期性还有待于进一步观察。由于多锤冲击式的落锤和多棱冲击碾具有很大的质量，对路面的冲击能量非常大，直接破坏了原有路基的平整度和密实度的均匀性。如路基下有管线等设施，也会对其造成直接影响。产生的振动冲击波很大，一般要求施工点周围20m内不能有振动敏感型建筑物。另外施工噪音非常高，不但工人劳动强度大，而且形成噪音污染。从破碎质量上看，靠重力砸击路面，很难一次将水泥面板打碎。虽然可反复工作或利用大吨位振动式压路机配合进一步碾碎，但还是难以将水泥面板击碎到理想的尺寸，并存在埋在下面的较大未碎块头难以处理的问题。门刀式破碎方法的冲击力是垂直向下，碎石裂纹也只能是大致垂直于路面的，这不利于稳定层的承重与稳定。冲击力垂直向下，要以路基为依托来打碎面板，所以冲击力通过面板直接传递给路基。实践证明，破碎后的碎块尺寸越大、越不均匀，对新加铺层的影响就越大，即越容易引起反射裂缝。破碎后的碎块尺寸越小，引起反射裂缝的几率就越小，但其对路面的支撑强度也会变小，使作为基层使用的破碎压实层的结构失效概率增大。如果旧面板是钢筋混凝土结构，破碎后应使钢筋与混凝土碎块彻底脱离，以免钢筋联带的一串碎块对新面层的反射影响。而门刀式破碎方法在实践中是难以使钢筋与混凝土脱离的。所以，拥有水泥路面较多的美国，在其旧路改造过程中已很少采用这样的方式，有的州已禁止使用门刀式破碎工艺。
1.2产品的特点
(1)具备足够的冲击能量可使水泥路面产生全深度的开裂破碎，75%以上的面板成不规则开裂，颗粒为0.4～0.6m2大小。
(2)其锤头的提升高度可以调节，以能使混凝土板块打裂为度。
(3)碎块处于极佳的嵌锁稳固状态，完全符合施工工艺设计的要求。
(4)施工方便、速度快、工作面积较大。
(5)破碎深度可以控制，破碎深度大。
2、多锤头破碎机
2.1结构与工作原理
多锤头破碎机(Mu…ple - Head Breaker)如图2所示，依靠机器后部的多个重锤自一定的高度下落对水泥路面产生冲击，从而达到破碎的目的。多锤头破碎机主要由工程车辆底盘、破碎机构和电控系统组成。底盘主要由动力总成、行走系统、车架等组成。动力总成由发动机、分动箱与液压泵组成，满足系统动力要求。行走系统采用液压传动，传动形式为：变量液压泵一定量液压马达一两档变速箱十驱动桥，通过变换变速箱的档位可实现工作与行驶档的转变，调节液压泵的排量可实现速度无级调节。破碎机构中间配有2排各3对锤头，两侧各有1对翼锤，重锤下落时可产生较大的冲击能。破碎宽度可根据需求，选择工作锤头数目来实现。锤头的提升高度可独立调节，满足不同类型的混凝土路面的破碎。控制系统采用PLC作为主控制元件，通过程序设定可调节机器的各种工作状态。
破碎系统采用定量泵、插装阀、单作用液压缸、板锤架和板锤。动作油缸固定在板锤架上，在板锤和工作油缸之间设有举升装置，举升装置包括固定在工作油缸活塞杆顶端的滑轮、牵引板锤的牵引绳。工作油缸在高压油的作用下，活塞杆向上运动，通过滑轮和牵引绳的作用，板锤沿板锤架向上移动，当工作油缸内的高压油泻出时，板锤沿板锤架迅速下滑，由于板锤的重量较大，所以能够轻松将水泥混凝土地面或其他地面破碎，达到较好的破碎效果，而且工作效率较高。
整个系统的核心是破碎装置的液压控制系统，插装式油路设计，结构简单、布置方便。该系统采用梭阀，液控单向阀来控制回油，油缸回油速度快，重锤靠自身的重量下落，引起的冲击力强，并可频繁操作。通过调节破碎锤提升的高度即可控制重锤对水泥路面的冲击力，得到合适的破碎效果。液压回路中必不大的负载引起压力升高时，保护液压缸、设备、液压回路的配管等。每个工作油缸带动2个锤头升降，这种结构可以同时使用多个工作油缸和锤头，对路面进行破碎作业时力量更大。在控制阀块的作用下，多个锤头可以保持不同步连续不断的升降，比一个锤头或少量锤头破碎的效果更好，支撑的锤架的结构也比较牢固，保证破碎作业的有效完成。
2.2产品的特点
(1)工作效率高，作业效果好。
(2)冲击力相对较小，作用力比较均匀。
(3)破碎颗粒面层粒径一般不超过7.5 cm，中部不超过22.5 cm，底部不超过37.5 cm（如图5），可有效消除旧路面反射裂缝。
(4)参数可根据工况任意设定，控制系统根据设定自动实现各种动作。
(5)施工方便，速度快。
3、共振式破碎机
3.1结构与工作原理
共振式破碎机(Resonant Breaker)如图6所示，其工作原理如图7所示。利用振动梁带动工作锤头振动，锤头与路面接触。锤头的振动频率为35- 53Hz，振幅不到20 mm。由计算机确认使用前频率中的哪一个固定值，旧水泥混凝土路面的固有频率被确认和模仿后，就引起其共振，即可轻而易举地将水泥混凝土击碎。工作装置上装有专用传感器感应路面的振动，进行信息反馈，并由电脑自动调节振动频率，搜寻被击物的自有频率，共振式破碎设备同时还可控制被击碎的碎块粒度和破碎深度。
以美国共振机器公司(RMI)的共振式破碎设备为例，其专门破碎高厚度水泥混凝土路面。共振碎石化过程中产生斜向裂纹如图8所示。经过该机器破碎后的砾石紧密皎合，使整个路面碎石化后具有更高的柔性和更高的弹性模量，同时钢筋与混凝土完全脱离。这样的结果使水泥路面具有更高的强度并且避免产生反射裂纹。碎石后砾石的大小因水泥层的厚度而异，碎石均匀是它的特点。因该机采用高频低幅破碎不仅有效地破碎水泥路面，更有效地降低噪声和扬尘，因此也更科学、更环保。该机工作过程中基层和路边建筑物都不会产生影响，甚至对构造物上的路面，只要路面下有基层，没有与桥面连成一体，也可以进行破碎，破碎后用振动压实机进行碾压，即可铺设新路面。
3.2产品的特点
(1)工作频率高，工作装备振幅小，以较小的力频繁交替工作。
(2)不侵入路基，不损坏路基下的设施。
(3)破碎颗粒均匀，碎石后水泥颗粒直径不超过16 cm。
(4)碎石过程中产生斜向裂纹。
(5)施工方便，速度快。
(6)破碎深度可控制，破碎深度较大。
(7)振动、噪声小，施工适应范围大，不扰民。
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